减速器箱体盖加工工艺编制夹具设计和三维实体造型设计

摘 要圆锥一圆柱齿轮二级减速器是机械传动中常用的传动装置。能够起到降低转速、增大扭矩、改变传动角度的作用，当前。减速器产品更新换代很快，但是加工工艺比较传统，研究如何改进加工工艺，提高加工质量具有很多现实意义。在生产加工过程中，通过一定的手段使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，工件的定位方案的采用，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。对应工序的夹具设计，夹具设计所采取的定位方案，方案的可行性分析，以及各个零部件的装配图和三维图。关键词：工序 工艺分析 定位方案 夹具设计 目录一 零件工艺分析 .11.1 制造工业的重要性 .11.2 减速器的运用、类型 .11.3 减速器箱体设计工艺的重要性 .1二 减速器箱盖的分析 .22.1 减速器箱盖的工艺分析 .22.2 确定毛坯的制造形式 .52.3 箱体零件的结构工艺性 .5三 工艺规程设计 .63.1 加工工艺过程 .63.2 确定各表面加工方案 .63.2.1 影响加工方法的因素 .63.3 确定定位基准 .63.3.1 粗基准的选择 .63.3.2 精基准选择的原则 .73.4 工艺路线的拟订 .83.4.1 工序的合理组合 .83.4.2 工序的集中与分散 .93.4.3 加工阶段的划分 .93.4.4 拟定加工工艺规程 .10四 夹具的设计 .124.1 夹具的慨念 .124.1.1 在设计夹具时，夹具的工作原理为 .124.1.2 夹具在机械加工中的作用 .124.1.3 机床夹具的组成及分类 .134.1.4 夹具中加工精度的分析 .144.2 工件的定位 .144.3 定位的误差 .154.4 工件的夹紧 .164.5 机床夹具的总体形式 .164.5.1 确定工作台 .164.5.2 确定夹具体 .174.5.3 确定联接体 .174.5.4 夹具体的总体设计图 .184.6 绘制夹具装配图 .18五 设计体会21六 参考文献22 一 零件工艺分析1.1 制造工业的重要性机械制造工业是国民经济中一个十分重要的产业，它为国民经济各部门科学研究、国防建设和人民生活提供各种技术装备，在社会主义建设事业中起着中流砥柱的作用。从农业机械到工业机械，从轻工业机械到重工业机械，从航空航天设备到机车车辆、汽车、船舶等设备，从机械产品到电子电器、仪表产品等，都必须有机械及其制造。减速器也是有些设备中所不可缺少的，我们应该了解减速器的机械制造工艺过程才能把产品制造出来。1.2 减速器的运用、类型减速器广泛运用于机械行业中，用于调整传输速率、输出力矩，为各种终端设备提供动力。减速器由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成。在设计减速器机械加工工艺过程时要合理选择加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩提高加工精度，来提高减速器加工精度，保证加工质量。单级圆锥齿轮减速器及两级圆锥圆柱齿轮减速器用于需要输入轴与输出轴成 90D 配置的传动中。当传动比不大（i=16）时，采用单级圆锥齿轮减速器；当传动对比大时，则采用两级（i=635）或三级（ i=35208）的圆锥- 圆柱齿轮减速器。由于大尺寸圆锥齿轮较难缔造，因而总是把圆锥齿轮传动作为圆锥-圆柱齿轮减速器的高速级（载荷较小） ，以减小其尺寸，便于提高缔造精度。1.3 工艺设计的重要性目前中国工业设计行业的现状是教育界、学术界重视外观创意，轻视甚至忽略结构设计的情况比较严重。为什么出现这种现象，和我们国家的国情有很大的关系。建国以来到改革开放初期，我们国家可以说不需要工业产品外观造型设计，那时的物质生活极其缺乏，一切生产活动都本着降低成本，满足功能的前提，对产品外观造型基本没有要求。进入九十年代以后，随着人们精神、物质生活水平的提高和国外富有设计感的产品大量涌入国内市场，使国人大开了眼界，也促使了国内教育界、学术界对工业产品外观造型设计这个行业的重视。大批学校开设了工业设计这个专业，每年培养了大量的工业设计毕业生，举办了名目繁多的工业设计大赛，也涌现了很多的令人眼花缭乱的作品，连国际性的设计大奖也拿了不少。一派欣欣向荣的样子。 1.4 减速器箱体设计工艺的重要性减速器箱体的的设计工艺是否完好，对减速器运行时的加工效率和配合精度影响很大。特别是现代工艺对减速器的要求越来越高，已经运用于各种场合，很多工业设备对其运用非常重要。所以对减速器箱体的加工非常重要，同时对工艺制品的发能起到一个推动作用。对其加工的工艺非常重要。 二 减速器箱盖的分析2.1 减速器箱盖的工艺分析减速器箱盖的三维实体图如图 2-1 所示：图 2-1 减速器箱盖减速器箱盖的二维图如图 2-2、2-3、2-4 所示： 图 2-3 正视图图 2-4 俯视图 通过上述各图对工件进行工艺分析，可知：要加工孔的孔轴配合度为 H7，其中轴的表面粗糙度为 Ra 小于 2.5um,圆柱度为 0.010mm ,同轴度为 0.025mm。轴的表面粗糙度为 Ra 小于 1.6um，圆柱度为 0.008mm，同轴度为 0.025mm，两轴孔的平行度为 0.025mm。两轴孔的位置精度见图 2-3。其它孔的表面粗糙度为 Ra 小于 12.5um,锥销孔的表面粗糙度为 Ra 小于1.6um。盖体上平面表面粗糙度为 Ra 小于 12.5um,端面表面粗糙度为 Ra 小于3.2um，机盖机体的结合面的表面粗糙度为 Ra 小于 1.6um，结合处的缝隙不大于 0.05mm，未注明的倒角为 245，表面粗糙度为 Ra 小于 12.5um。2.2 确定毛坯的制造形式图 2-3 零件毛坯图箱体零件的毛坯通常采用铸铁件.因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜。有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等)。在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯。毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸.在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高.箱体上大于 3050mm 的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量由于铸铁容易成形，由于铸铁容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，因此，一般箱体零件的材料大都采用铸铁。2.3 箱体零件的结构工艺性箱体的结构形状比较复杂，加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几方面值得注意本箱盖加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类，其中通孔加工工艺性最好，阶梯孔相对较差。箱盖的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔加工前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。为了减少加工中的换刀次数，箱盖上的紧固孔的尺寸规格应保持一致，本箱盖分别为直径 M10 和 M12。三 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该箱盖零件的主要加工表面是平面和孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于箱盖来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及各尺寸精度。3.2 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计减速器箱盖的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，考虑到成本问题应选择价格较底的机床。3.2.1 影响加工方法的因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。（3）要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。注意各项因素，对于改善加工质量有很大的帮助。3.3 确定定位基准3.3.1 粗基准的选择选粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经粗加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从箱盖零件图分析可知，主要是选择加工箱盖底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.3.2 精基准选择的原则（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。（3）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。本次工艺设计所采用的加工粗基准为上箱体与下箱体的结合面，加工上箱体的下结合面，作为定位的粗基准。3.4 工艺路线的拟订对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。箱盖的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工相应面，后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。第一阶段主要完成平面，紧固孔和定位空的加工，为箱体的装合做准备；第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面。3.4.1 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 8090ml 的含 0.4%1.1%苏打及 0.25% 0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 200mg。3.4.2 工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1）工序集中的特点工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。（2）工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为 Ra80100m。（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，要是情况而定，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。按照此次工艺规程设计的要求，根据工序的集中与分散原则及其相应的特点，拟定如下的工艺加工路线，工艺规程设计见下图：3.4.4 拟定加工工艺规程零件加工工艺如表 3-1 所示：表 3-1 工艺规程卡工序号工序名称 工序内容 工艺装备1 铸造2 清砂 清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等3 热处理 人工时效处理4 涂漆 非加工面涂防锈漆5 粗铣 以分割面为装夹基面，按线找正，夹紧工件，铣上孔平面，保证尺寸 3mm专用铣床6 粗铣 以已加工上平面及侧面做定位基准，装夹工件，铣结合面，保证尺寸 12mm，留有磨削余量 0.050.06mm专用铣床7 磨 磨分割面至图样尺寸 12mm 专用磨床8 钻 以分割面及外形定位，钻 211mm 孔613mm 孔，钻攻 M10mm专用钻床9 检验 检查各部尺寸及精度 10钳 将箱盖，箱体对准和箱，用 6M12 螺栓，螺母紧固11 钻 钻，铰 26mm 的锥销孔，装入锥销 专用钻床12 钳 将箱盖，箱体做标记，编号 13 粗铣 以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣前后端面，保证尺寸 260mm专用铣床14 精铣 以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣前后两端面，保证端面 A 的垂直度为 0.048专用铣床15 粗镗 以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗前端面 80mm 轴承孔，留加工余量 0.20.3mm,保证两轴中心线的平行度公差为 0.025专用镗床16 粗镗 以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗前端面 100mm 轴承孔，留加工余量 0.20.3mm,保证两轴中心线的平行度公差为 0.025，专用镗床17 检验 检查轴承孔尺寸及精度 18 半精镗 以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗前端面 80mm 轴承孔，留加工余量 0.10.2mm专用镗床19 半精镗 以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗前端面 100mm 轴承孔，留加工余量 0.10.2mm专用镗床20 精镗 以底面定位，以加工过的端线找正，装夹工件，按分割面精确对刀（保证分割面与轴承孔的位置度公差为 0.02mm），加工前端面轴承孔专用镗床21 精镗 以底面定位，以加工过的端线找正，装夹工件，按分割面精确对刀（保证分割面与轴承孔的位置度公差为 0.02mm），加工前端面轴承孔专用镗床22 钻 用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻前端面轴承空端面螺孔专用钻床23 钻 用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻后端面轴承空端面螺孔专用钻床24 锪孔 用带有锥度为 90 度的锪钻锪轴承孔内边缘倒角 445 度专用钻床25 钳 撤箱，清理飞边，毛刺 26 钳 合箱，装锥销，紧固 27 检验 检查各部尺寸及精度 28 入库 入库 四 夹具的设计4.1 夹具的慨念 机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。定位：就是将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置。夹紧: 就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠的夹紧，这一过程称为加紧。4.1.1 在设计夹具时，夹具的工作原理为使工件在夹具占有正确的加工位置；夹具对于机床，应保证有准确的相对位置。而夹具结构又保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位面相对机床切削运动形成表面的准确位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精确度要求；使刀具相对有关定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在加工件上加工出的表面对工件定位标准的位置尺度。4.1.2 夹具在机械加工中的作用能保证稳定可靠的加工质量；能缩短工时，提高劳动生产率；能减少工人劳动及强度；能扩大机床的工艺范围。4.1.3 机床夹具的组成及分类夹具的组成由定位元件、夹紧装置、导向元件、对刀装置、连接元件、夹具体和其他装置组成。机床夹具品种繁多，按专业化程度，夹具可分为以下几种类型。（1） 通用夹具：与通用机床配套，可在一定范围内加工不同工件。（2） 专用夹具：根据某一工序专门设计和制造的夹具。（3） 成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用用于一组零件的某一工序。（4） 组合夹具：由预先制造好的通用标准零部件经组装而成的装用夹具，是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备。（5） 随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上的输送装置送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位和夹紧。 4.1.4 夹具中加工精度的分析1。影响精度的因素（造成误差的原因）利用夹具在机床加工工件时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系，从而保证工序尺寸的精度要求。这些联系环节中的任何误差，都直接影响工件的加工精度。这些误差因素有：（1）工件在夹具中因位置不一致而引起的误差，称为工件定位误差，以表示。D（2）定位元件和机床上安装夹具的装夹面之间的位置不准确所引起的误差，称为夹具安装误差，以 表示。A（3）定位元件与对刀或导向元件之间的位置不准确所引起的误差，称为刀具位置误差，以 表示。T（4）有机床运动精度以及工艺系统的变形等引起的误差，称为加工方法误差，以 表示。它包括下列主要组成部分。G1）与机床有关的误差 如机床主轴的跳动，主轴轴线对导轨的平行度1G或垂直度误差等。2）与刀具有关的误差 如刀具的形状误差，刀柄与且切削部分的同轴2G度以及刀具磨损等。3）与调整有关的误差 如定距装刀的误差、钻套轴线对定位件的位3G置误差等。4）与变形有关的误差 这取决于工件、刀具和机床的手里变形和热4G变形。上述各项误差，属于随机性误差，故当误差因素多于两项时，应按概率法合成。=G2423221 GGG为了使夹具能加工出合格的工件，以上各项误差的总和应小于工序尺寸公差k，即= + + + kDAT此式称为误差计算不等式，各代号分别代表各误差在被加工表面加工尺寸方向上的最大值。当夹具要保证的加工尺寸不只一个时，每个尺寸都要满足它自己的误差计算不等式。误差计算不等式在夹具设计中式很有用的，因为它反映了夹具保证加工精度的条件，可以帮助我们分析所设计的夹具在加工过程中产生误差的原因，以便探索控制各项误差的途径，为制定、验证、修改夹具技术要求提供依据。4.2 工件的定位在机械加工中，必须使机床、夹具、刀具和工件之间保持正确的相互位置，才能加工出合格的零件。这种正确的相互位置关系是通过工件在夹具中的定位、夹具在机床上的安装和刀具相对于夹具的调整来实现的。掌握六点定位，在用六点定位原理时应注意以下几点。（1）定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。（2）一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件有六个自由度，所设置的定位支承点数目原则上不能超过六个。（3）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时不能运动。使其在外力作用下而不运动是通过夹紧实现的，反之工件在外力作用下因夹紧而不能运动，也并非是工件的所有自由度受到限制了。其中工件定位中又分为如下几种情况：完全定位、不完全定位、欠定位和过定位。同时对定位方法与定位元件的选择工件以平面定位时主要形式是支承定位，工件的定位基准平面与定位元件表面相接触而实现定位。我们常用的支承元件有下列几种。（1）固定支承。常用的有:支承钉、支承板设计时可查国家标准手册。 （2）可调支承。 （3）自为支承。 （4）辅助支承。工件以外圆柱面作为定位基准时，根据外圆柱面的完整程度、加工要求和安装方式，可以在 V 形块、定位套、半圆套及圆锥套定位。工件以圆柱孔定位：各类套筒、盘类、杠杆和拨叉等零件以圆柱孔定位。所以采用定位元件有圆柱销和各种心轴。这种定位方式的基本特点是定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合。孔定位还经常与平面定位联合使用。其中最常用的有:a 圆柱销 b 圆柱心轴 c 圆锥销在这次设计中我用了圆柱心轴，心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨。同时短圆柱心轴限制工件两个自由度，长圆柱心轴限制工件的四个自由度。4.3 定位的误差在定位中我们常见的几种误差包括基准位移误差和基准不重合误差。基准位移误差：由于定位副的制造误差或定位副配合间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量。 基准重合误差：由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量。定位误差; a 定位误差只产生在调整法加工一批工件的条件下，式切法时不存在定位误差。b 定位误差产生的原因是工件的制造误差和定位元件的制造误差，两者的配合间隙及工序尺寸与定位尺寸不重合等。c 一般情况下，定位误差由基准位移误差和基准不重合误差组成 ，但不是在任意情况下两种误差都存在。当定位基准与工序基准重合时，不存在基准重合误差。当定位基准无变动时，不存在基准位移误差。在分析定位误差的计算时分为以下几种方式：（1） 工件以平面定位（2） 工件以圆孔定位（3） 工件以外圆定位（4） 工件以组合表面定位4.4 工件的夹紧夹紧装置的组成：夹紧装置将工件夹紧，使之占据准确的加工位置。夹紧装置的组成由， a 动力装置 b 夹紧元件 c 中间传力机构 对夹紧装置的要求（1） 夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。（2） 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件生产过大的夹紧变形。（3） 操作安全、省力。（4） 结构应尽量简单，便于制造和维修。了解夹紧力的三要素的确定夹紧力的三要素包括力的大小、方向和作用点。作用点的选择：夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的支承面内； 夹紧力的作用点应位于工件刚性较好的部位； 夹紧力的作用点应尽量靠近加工便表面。方向的选择：夹紧力的方向应垂直于工件的主要定位基面； 夹紧力的作用方向应与工件刚度最大的方向一致； 夹紧力的作用方向应尽量与工件的切削力和重力等的作用方向一致。 在这次工艺夹具设计中通过理解，我自己设的夹具是在钻床上用的钻底座孔夹具。4.7 机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定 12。夹具的组成归纳为：(1) 定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。(2) 加紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。(3) 导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。(4) 动力装置 在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。(5) 夹具体 用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。(6) 其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。4.7.1 确定工作台工 作 台 用 途 13： 主 要 用 于 机 床 加 工 工 作 平 面 使 用 ， 上 面 有 孔 和 T 型 槽 ， 用 来 固定 工 件 ， 和 清 理 加 工 时 产 生 的 铁 屑 。 按 JB/T7974-99 标 准 制 造 ， 产 品 制 成 筋 板 式 和 箱体 式 ， 工 作 面 采 用 刮 研 工 艺 ， 工 作 面 上 可 加 工 V 形 、 T 型 、 U 型 槽 和 圆 孔 、 长 孔 。 工 作 台 材 质 ： 高 强 度 铸 铁 HT200-300 工 作 面 硬 度 为 HB170-240， 经 过 两 次 人 工 处理 （ 人 工 退 火 600 度 -700 度 和 自 然 时 效 2-3 年 ） 使 用 该 产 品 的 精 度 稳 定 ， 耐 磨 性 能好 。工作台的尺寸： 5m150m4.7.2 确定夹具体夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状） ，保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。4.7.3 确定联接体联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。4.7.4 夹具体的总体设计图图 4-6 夹具体总体设计图4.8 绘制夹具装配图1、装配图按 1:2 的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理 14。2、视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面） 。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3、按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。4、画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等） ，将夹具各组成元件联成一体。5、标注必要的尺寸、配合、公差等 16(1) 夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。(2) 夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。(3) 夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。(4) 夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。(5) 各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。6、夹具装备图上应标注的技术要求 17(1) 定位元件的定位面间相互位置精度。(2) 定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。(3)